JPH0338663A - 電子写真用帯電部材および電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電子写真感光体に一次帯電、転写帯電、除電帯
電などの帯電を行うための電子写真用帯電部材に関する
。

〈従来の技術〉 電子写真感光体を用いた電子写真プロセスにおける帯電
プロセスは、従来より殆ど金属ワイヤーに高電圧（ＤＣ
５〜８ｋｖ）を印加し発生するコロナにより帯電を行っ
ている。しかし、この方法ではコロナ発生時にオゾンや
ＮＯｘ等のコロナ生成物により感光体表面を変質させ画
像ボケや劣化を進行させたり、ワイヤーの汚れが画像品
質に影響し、画像白抜けや黒スジを生じる等の問題があ
った。

一方、電力的にも感光体に向かう電流は、その５〜３０
％にすぎず、殆どがシールド板に流れ帯電手段としては
効率の悪いものであった。

こうした欠点を補うために従来から直接帯電させる方法
が研究され多数提案されている（特開昭５７−１７８２
６７号公報、特開昭５６−１０４３５１号公報、特開昭
５８−４０５６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号
公報、特開昭５８−１５０９７５号公報等）。

しかし実際には感光体を上記のような接触帯電法により
帯電処理しても感光体表面の各部均一な帯電はなされず
、斑点状帯電ムラを生じる。例えば反転現像方法ではそ
の斑点状帯電ムラ状態の感光体に光像露光以下のプロセ
スを適用しても出力画像は斑点状帯電ムラに対応した斑
点状の黒点画像となり、正現像方式では斑点状ムラに対
して斑点状の白点画像となり高品位な画像は得られてい
ない。

また直接帯電方法は多数の提案があるにもかかわらず、
市場実績が全くない。その理由として帯電の均一性、直
接電圧を印加することによる感光体の放電絶縁破壊等の
発生が挙げられる。放電絶縁破壊により１つの破壊点は
、例えば円筒状感光体の場合軸方向全体の帯電がその破
壊点に流れ帯電しなくなる欠点があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は上述の如き欠点を解決し帯電の不均一に
よる斑点状かぶり、感光体の放電絶縁破壊による画像欠
陥等の発生のない高品質の画像を安定して供給できる電
子写真用帯電部材を提供する′ことにある。

〈問題点を解決するための手段〉 すなわち本発明は、ポリウレタン原料のイソシアネート
基（ＮＣＯ基）と水酸基のモル比が１．０＜ＮＣＯ基／
ＯＨ基≦２．０ であるポリウレタン樹脂を含有する表面層を有すること
を特徴とする電子写真用帯電部材である。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

帯電部材は多層構成をとり表面層の体積抵抗率は１０６
〜１０１２Ω・ｃｍの範囲が好ましい。また特願昭６２
−２３０３３４号に示されるように表面層の体積抵抗率
は表面層に接する下層の体積抵抗率より大きいことが必
要である。下層の体積抵抗としては１０’　〜１０”Ω
’ｃｍ、特には１０２〜１０１０Ω”ｃｍの範囲が好ま
しい。下層の材質としてはアルミニウム、鉄、銅等の金
属、ポリアセチレン、ポリピロール。

ポリチオフェン等の導電性高分子、カーボン、金属等を
分散させて導電性処理したゴムや絶縁性樹脂、又はポリ
カーボネート、ポリエステル等の絶縁性樹脂やゴムの表
面を金属が他の導電性物質によってラミネート又はコー
トしたものなどを用いることができる。

これら導電性物質の上に使用する表面層のポリウレタン
樹脂の重合体原料としては以下に示すようなポリオール
化合物並びにイソシアネート化合物がある。

ポリオール化合物としては、 ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、
ポリビニルアセテート、ビニルアセテート誘導体を構成
単位として含む共重合体、ポリビニルアルコール、セル
ロースアセテート、ニトロセルロース、アルキッド樹脂
、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラー
ル及び上記混合物など末端水酸基を有する化合物などが
挙げられる。

イソシアネート化合物としては、 トリレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソシア
ネート、ジフェニルメタンイソシアネート、ポリメチレ
ンポリフェニル、イソシアネートなどの芳香族イソシア
ネート化合物、上記イソシアネートの水添加、ヘキサメ
チレンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート化
合物、およびこれらのイソシアネート化合物のイソシア
ネート基をフェノール、ケトキシム、芳香族第２級アミ
ン、第３級アルコール、アミド、ラクタム、複素環化合
物、亜硫酸塩などでブロックしたブロックイソシアネー
ト化合物などが挙げられる。

上記、ポリオール化合物とイソシアネート化合物はベン
ゼン、トルエン、ニトロベンゼン、ジブチルエーテル、
メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトニトリル等の
限られた溶剤に溶解し、成型に下の層をおかすことのな
い塗工法をとることが可能である。また、ポリウレタン
、エラストマをＮ−メチルピロリドン、ジメチルアセト
アミド、ＤＭＦ。

ピリジン、ベンジルアルコール等で溶解し再び成型して
もよい。

また、重合体の生成を促進する触媒として、ナフテン酸
マグネシウム、ナフテン酸コバルトなどのナフテン酸塩
類、ジブチルスズジラウレート、ジメチルスズジラウレ
ートなどの有機スズ化合物、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ
、Ｎ、Ｎ’　、Ｎ’　−テトラメチルポリメチレンジア
ミンなどのアミン化合物などを添加しても良い。触媒の
添加量は重合体に対し、ｏ、ｏｏ　を重量％〜５重量％
の範囲が好ましい。

重合体原料中のイソシアネート基（ＮＣＯ基）と水酸基
（ＯＨ基）の適正モル比については１．０＜ＮＣＯ基１
０Ｉ（基≦２．０ が必要である。もし、モル比がこれより低い場合、高温
高湿下で体積抵抗率の低下が引き起こすと共にバリア性
が著しく失われる。

更に、平均分子量の異なる複数のポリオール化合物を混
合したり、官能基数の異なる複数のポリオール化合物を
混合したり、無機塩、有機塩などの電解質成分を添加す
ることで体積抵抗率をコントロールすることが可能にな
る。

本発明のポリウレタン樹脂を含有する表面層を有する電
子写真用帯電部材は、高温高湿下でも体積抵抗の変動が
少なく、大気中の湿度変化によって影響を受けずに安定
した帯電能を得ることができる。

表面層の膜厚は１〜５００μｍ、特には２０〜２００μ
ｍの範囲が好ましい。

帯電部材の形状としてはローラー、ブラシ、ブレード、
ベルトなどいずれの形状をとってもよく電子写真装置の
仕様、形態にあわせて選択可能である。これらの中でも
帯電均一性の点からローラー形状が好ましい。

第１図にローラー形状の本発明になる電子写真用帯電部
材１の断面図を示す。この場合、帯電部材ｌは基本的に
は導電性基体２上に基層３及び表面層４の順で積層され
ている。

導電性基体２は、帯電部材ｌの中心軸になるものであり
、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合
金等の金属や導電性樹脂などを用いることができ、その
形状としては円柱状や板状などが用いられる。導電性基
体２と基層３の間、あるいは基層３と表面層４の間には
必要に応じて接着層などの他の層を設けてもよい。

帯電部材１の製造方法としては、例えば、導電性基体上
に基層及び表面層をそれぞれ順に成型あるいは塗工する
ことにより製造する方法や、表面層までを形成した後で
中心に導電性基体を通す方法などが挙げられる。

本発明の帯電部材を用いて電子感光体に対して帯電を行
う場合は、第２図に示すように帯電部材１に接続されて
いる外部電源５から電圧を印加することにより、帯電部
材１に接触配置されている感光体６に対して帯電を行う
。

また、帯電部材ｌを用いた電子写真装置により画像出し
を行う場合、電子写真感光体５上に接触配置されている
帯電部材１に外部電源５から電圧を印加し、電子写真感
光体６表面を帯電させ、像露光手段７によって原稿上の
画像を感光体に像露光し静電潜像を形成する。次に現像
器８中のトナーを感光体に付着させることにより感光体
上の静電潜像を現像（可視像化）し、さらに感光体上の
トナー像を転写帯電器９によって紙１０に転写し、クリ
ーニング装置１１によって転写時に紙に転写されずに感
光体上に残ったトナーを回収する。

以上のような電子写真プロセスによって画像を形成する
ことができるが、感光体に残留電荷が残るような場合に
は、帯電を行う前に前露光手段１２によって残留電荷を
除電したほうがよい。

なお、像露光手段７の光源は、ハロゲン光、蛍光灯、レ
ーザー光、ＬＥＤなどを用いることができる。

現像方式は、正現像方式でも反転現像方式でもよい。

帯電部材の設置については特定の方法に限らず、帯電部
材を固定させる方式、感光体と同方向または逆方向で回
転させる等の移動させる方式など、いずれの方式を用い
ることもできる。

本発明の電子写真用帯電部材は１次帯電用としてのみな
らず電子写真プロセスにおいて帯電を必要とする転写帯
電工程や除電工程にも用いることができる。

帯電部材への印加電圧は、直流電圧と交流電圧を重畳し
た脈流電圧の形で印加するのが好ましい。

この際、印加電圧は±２００Ｖ〜±１５００Ｖの直流電
圧とピーク間電圧２０００Ｖ以下の交流電圧を重畳した
脈流電圧が好ましい。また、印加電圧は直流あるいは交
流電圧を使用することもできる。

電圧の印加方法に関しては各々の電子写真装置の仕様に
もよるが、瞬時に所望する電圧を印加する方式の他にも
感光体の保護の目体で段階的に印加電圧を上げてい（方
式、直流に交流を重畳させた形で印加の場合ならば直流
→交流または交流→直流の順序で電圧を印加する方式を
とることができる。

本発明の帯電部材によって帯電される電子写真感光体は
以下のように構成される。

感光層は、導電性支持体の上に設けられる。導電性支持
体としては、支持体自体が導電性をもつもの、例えばア
ルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル
などの金属を用いることができ、そのほかにアルミニウ
ム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金な
どを真空蒸着によって被膜形成された層を有するプラス
チック、導電性粒子（例えばカーボンブラック、酸化錫
粒子など）を適当なバインダーとともに金属やプラスチ
ックに塗布した支持体、導電性バインダーを有するプラ
スチツブなどを用いることができる。

導電性支持体と感光層の中間に、バリヤー機能と接着機
能をもつ下引層を設けることもできる。下引層は、カゼ
イン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチ
レン−アクリル酸コポリマーポリアミド（ナイロン６、
ナイロン６６、ナイロン６１０１共重合ナイロンなど）
ポリウレタン、ゼラチン、酸化アルミニウムなどによっ
て形成できる。

下引層の膜厚は、５μｍ以下、好ましくは、０．５μｍ
〜３μｍが適当である。下引層はその機能を発揮するた
めには、１０’Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。

感光層は、有機または無機の光導電体を必要に応じてバ
インダー樹脂とともに塗工することに形成でき、また蒸
着によっても形成することができる。

感光層の形態としては、電荷発生層と電荷輸送層の機能
分離型積層感光層が好ましい。

電荷発生層は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キノン
顔料、ペリレン顔料などの電荷発生物質を蒸着あるいは
、適当なバインダー樹脂とともに（バインダーが無くて
も可）塗工することによって形成できる。

電荷発生層の膜厚は、０．０１μｍ〜５μｍ１特には０
．０５μｍ〜２μｍが好ましい。

電荷輸送層は、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、オ
キサゾール化合物、トリアリールアミン化合物などの電
荷輸送物質を成膜性のあるバインダー樹脂に溶解させて
形成するこ・とができる。

電荷輸送層の膜厚は、５μｍ〜５０μｍ１特には１０μ
ｍ〜３０μｍが好ましい。

なお、紫外線などによる劣化防止のために感光層の上に
保護層を設けてもよい。

本発明の電子写真用帯電部材は、複写機だけでなく、レ
ーザービームプリンターやＣＲＴプリンター電子写真式
製版システムなどの電子写真応用分野にも用いることが
できる。

実施例１ まず、クロロプレンゴム１００部（部は重量部を示す）
に導電性カーボン５部を溶融混練し、中心にφ６　ｍ　
ｍ　Ｘ　２６０　ｍ　ｍのステンレス軸を通してφ２０
　ｍ　ｍＸ２３０ｍｍになるように成型し、帯電部材基
層を設けた。

この帯電部材基層の体積抵抗率を温度２０部湿度５０％
の環境下でＪＩＳ　　Ｋ６９１１に準じて測定すると３
Ｘ１０’Ω・Ｃｍである。

次にポリ（オキシプロピレン）トリオール（水酸基価１
１４．５ｍｇＫＯＨ／ｇ）６．２部とジブチルスズジラ
ウレート０．０２部をメチルエチルケトン８０部に溶解
し、ヘキサメチレンジイソシアネートを主成分とするケ
トキシムブロック体（有効ＮＣＯ：１１．６重量％）５
．５部を加えて塗料を調整した（モル比ＮＣＯ／ＫＯＨ
＝１．２）。

この溶液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し乾燥加熱硬化
後膜厚２００μｍの帯電部材表面層を設けた。アルミシ
ート上にも同様に表面層を設は体積抵抗率を測定した。

このローラー形状帯電部材を正規像方式複写機（ＰＣ−
２０：キヤノン製）の−次コロナ帯電器の代わりに取り
つけ第２図に示したような構成とした。

−次帯電は直流電圧−７５０Ｖと交流ピーク間電圧１５
００Ｖの重畳を行い暗電位と明電位の電位測定及び感光
体上に１　ｍ　ｍのピンホールを開けた場合の画像を検
討した。

その結果を表１に示した。

さらに温度３５°Ｃ１湿度９０％の高温高湿状態での帯
電部材の表面層の体積抵抗率と、この帯電部材を前記複
写機にとりつけた時の電位特性と画像を同様に検討し、
表２に示した。

実施例２ まず、実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ペンタエリスリトールを開始剤としたポリ（オキ
シプロピレン）ポリオール（水酸基価１１８゜１ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ）４．８部と同じ開始剤を用いたポリ（オキシ
プロピレン）ポリオール（水酸基価７８．７ｍｇＫＯＨ
／ｇ）　９．６部、トリエチレンジアミン０．３モル、
メタキシリレンジイソシアネート３．０部を酢酸イソブ
チル１００部に溶解しくモル比ＮＣＯ／ＫＯＨ＝１゜５
）、帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜厚２００
μｍの帯電部材表面層を設けた。

これを実施例１と同様に評価し、その結果を表１゜２に
示した。

実施例３ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ポリエステルポリオール（水酸基価２７２　ｍ　
ｇ　Ｋ　ＯＨ／ｇ）７．０部、トリレンジイソシアネー
ト３．３部を１．２−ジクロルエタン７０部に溶解しく
ＮＣＯ／ＫＯＨモル比１．１）、帯電部材基層の上に浸
漬塗工し、乾燥後膜厚２００μｍの帯電部材表面層を設
けた。これを実施例１と同様に評価し、その結果を表１
，２に示した。

実施例４ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、アクリルポリオール（水酸基価２２　ｍ　ｇ　Ｋ
　ＯＨ／ｇ）　１９．３部、ヘキサメチレンジイソシア
ネート１．１部をメチルエチルケトン８０部に溶解しく
ＮＣＯ／ＫＯＨモル比１．１）、帯電部材基層の上に浸
漬塗工し、乾燥後膜厚２００μｍの帯電部材表面層を設
けた。これを実施例１と同様に評価し、その結果を表１
．２に示した。

比較例１ 実施例１の帯電部材基層をそのまま用いて、これを実施
例１と同様に評価し、その結果を表１１表２に示した。

比較例２ 実施例１と同様に帯電部材基層を用意した。次に、クロ
ロプレンゴム１０部に導電性カーボン０．２部、メチル
エチルケトン９０部を加えてボールミルで分散した。

この分散液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜
厚２００μｍの帯電部材表面層を設けた。これを実施例
１と同様に評価し、その結果を表１１表２に示した。

比較例３ 実施例１と同様に帯電部材を用意した。次に、ナイロン
−６６１０部にジメチルホルムアミド９０部に溶解し帯
電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜厚２００μｍの
帯電部材表面層を設けた。これを実施例１と同様に評価
し、その結果を表１１表２に示した。

比較例４ 実施例１と同様に帯電部材を用意した。次に、ポリ（オ
キシプロピレン）トリオール（水酸基価２３０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ）１５部、トリレンジイソシアネート１部をメチ
ルエチルケトン８０部に溶解しくモル比ＮＣＯ／ＫＯＨ
＝０．２）、帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜
厚２００　Ａｔｍの帯電部材表面層を設けた。

これを実施例１と同様に評価し、その結果を表１゜２に
示した。

適正なＮＧＯ／ＫＯＨモル比を有するポリウレタン樹脂
を含有する表面層を有する本発明になる帯電部材は、安
定した帯電特性を示し、画像濃度も適正で、画像欠陥も
発生しない。

実施例５ クロロプレンゴム１００部に導電性カーボン５部を溶融
混練し、中心にφ６ｍｍＸ２６０ｍｍのステンレス軸を
通してφ２０ｍｍＸ２３０ｍｍになるように成型し、帯
電部材基層を設けた。

この帯電部材基層の体積抵抗率を温度３５℃湿度９０％
の環境下でＪＩＳ　　Ｋ６９１１に準じて測定するとｌ
Ｘｌ０’Ω・ｃｍであった。

次にポリ（オキシプロピレン）トリオール（水酸基価１
１４．５ｍｇＫＯＨ／ｇ）６．２部とジブチルスズジラ
ウレート０．０２部をメチルエチルケトン８０部に溶解
し、ヘキサメチレンジイソシアネートのケトキシムブロ
ック体（有効ＮＣＯ：　１１．６重量％）５．５部を加
えて塗料（ＮＧＯ／ＫＯＨモル比＝１．２）を調整した
。

この溶液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し、加熱硬化乾
燥後膜厚８０μｍの帯電部材表面層を設けた。

アルミシート上にも同様に表面層を設は体積抵抗率を測
定した。

この帯電部材を反転現像方式レーザープリンター（ＬＢ
Ｐ−３Ｘ：キヤノン製）の−次コロナ帯電器の代わりに
取りつけた。−次帯電は直流電圧−７５０Ｖと交流ピー
ク間電圧１５００Ｖと重畳を行い暗電位と明電位の電位
測定及び感光体上に１ｍｍのピンホールを開けた場合の
画像を検討した。

この結果を表３に示した。

さらに温度３５℃、湿度９０％の高温高温状態での帯電
部材表面層の体積抵抗率と、この帯電部材を反転現像方
式のレーザープリンターにとりつけた時の電位特性と画
像を同様に検討し、表４に示した。

実施例６ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ペンタエリスリトールを開始剤としたポリ（オキ
シプロピレン）ポリオール（水酸基価１１８゜１ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ）４．８部と同じ開始剤を用いたポリ（オキシ
プロピレン）ポリオール（水酸基価７８．７ｍｇＫＯＨ
／ｇ）９ｙｅ部、トリエチレンジアミン０．３部、メタ
キシリレンジイソシアネート３．０部を酢酸イソブチル
１００部に溶解しくＮＣＯ／ＫＯＨモル比１．５）、帯
電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜厚８０μｍの帯
電部材表面層を設けた。

これを実施例５と同様に評価し、その結果を表３゜４に
示した。

実施例７ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ポリエステルポリオール（水酸基価２７２　ｍ　
ｇ　Ｋ　ＯＨ／ｇ）　７．０部、トリレンジイソシアネ
ート３．３部を１．２−ジクロルエタン７０部に溶解し
くＮＧＯ／ＫＯＨモル比１．１）、帯電部材基層の上に
浸漬塗工し、乾燥後膜厚８０μｍの帯電部材表面層を設
けた。

これを実施例５と同様に評価し、その結果を表３゜４に
示した。

実施例８ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、アクリルポリオール（水酸基価１７ｍｇＫＯＨ／
ｇ）５．ｏ部、ヘキサメチレンジイソシアネート５゜５
部をメチルエチルケトン８０部に溶解しくＮＣＯ／ＫＯ
Ｈモル比１．１）、帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾
燥後膜厚８０μｍの帯電部材表面層を設けた。

これを実施例５と同様に評価し、その結果を表３゜４に
示した。

比較例５ 実施例５の帯電部材基層をそのまま用いて、実施例５と
同様に評価し、その結果を表３１表４に示した。

比較例６ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、クロロプレンゴム１０部に導電性カーボン０．２
部、メチルエチルケトン９０部を加えてボールミルで分
散した。

この分散液を帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜
ｒ！１．８０μｍの帯電部材表面層を設けた。これを実
施例５と同様に評価し、その結果を表３１表４に示した
。

比較例７ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ナイロン−６６１０部にジメチルホルムアミド９
０部に溶解し帯電部材基層の上に浸漬塗工し、乾燥後膜
厚８０μｍの帯電部材表面層を設けた。

これを実施例５と同様に評価し、その結果を表３゜表４
に示した。

比較例８ 実施例５と同様に帯電部材基層を用意した。

次に、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（水酸基価
２３０ｍｇＫＯＨ／ｇ）１５部、トリレンジイソシアネ
ート１部をメチルエチルケトン８０部に溶解しくモル比
ＮＣＯ／ＫＯＨ＝０．２）、帯電部材基層の上に浸漬塗
工し、乾燥後膜厚８０μｍの帯電部材表面層を設けた。

これを実施例５と同様に評価し、その結果を表３゜表４
に示した。

〔発明の効果〕

以上の結果より明らかなように本発明の帯電部材を用い
ることにより、安定した電位特性が得られ、画像欠陥も
少なく、ピンホールによるリークを軽減させることがで
きる。特に高温高湿下でも安定した電位特性、画像特性
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子写真用帯電部材の断面模式図を示
し、第２図は、電子写真用帯電部材を用いた電子写真装
置の模式図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポリウレタン原料のイソシアネート基（ＮＣＯ基）と水
   酸基のモル比が １．０＜ＮＣＯ基／ＯＨ基≦２．０ であるポリウレタン樹脂を含有する表面層を有すること
   を特徴とする電子写真用帯電部材。